Sicherheit - Securin

Securin ist ein Protein, das an der Kontrolle des Metaphase-Anaphase-Übergangs und des Beginns der Anaphase beteiligt ist. Nach der Biorientierung der Chromosomenpaare und der Inaktivierung des Spindel-Checkpoint-Systems erzeugt das zugrunde liegende Regulationssystem, zu dem auch Securin gehört, einen abrupten Reiz, der eine hochsynchrone Chromosomentrennung in der Anaphase induziert .

Securin und Separase

Abbildung 1
Abbildung 1: Securin und Separase sind weitgehend konserviert

Securin ist anfänglich im Zytoplasma vorhanden und bindet an Separase , eine Protease , die die Cohesinringe abbaut, die die beiden Schwesterchromatiden verbinden. Separase ist für den Beginn der Anaphase von entscheidender Bedeutung. Dieser Securin-Separase-Komplex wird aufrechterhalten, wenn Securin durch Cdk1 phosphoryliert wird , wodurch die Ubiquitinierung gehemmt wird. An Securin gebunden ist Separase nicht funktionsfähig.

Darüber hinaus sind sowohl Securin als auch Separase gut konservierte Proteine ​​(Abbildung 1). Beachten Sie, dass die Separase nicht funktionieren kann, ohne zunächst den Securin-Separase-Komplex zu bilden. Dies liegt daran, dass Securin dabei hilft, die Separase richtig in die funktionelle Konformation zu falten. Hefe scheint jedoch kein Securin zu benötigen, um eine funktionelle Separase zu bilden, da Anaphase in Hefe mit einer Securin-Deletionsmutation auftritt.

Rolle von Securin beim Beginn von Anaphase

Grundmechanismus

Figur 2
Abbildung 2: Fünf identifizierte Phosphorylierungsstellen auf Securin

Securin hat 5 bekannte Phosphorylierungsstellen, die Ziele von Cdk1 sind; Von 2 Stellen am N-Terminus in der Ken-Box- und D-Box-Region ist bekannt, dass sie die APC-Erkennung und Ubiquitinierung beeinflussen (Abbildung 2). Um den Beginn der Anaphase einzuleiten, wird Securin von Cdc14 und anderen Phosphatasen dephosphoryliert . Dephosphoryliertes Securin wird vom Anaphase-Promoting Complex (APC) erkannt, der hauptsächlich an Cdc20 gebunden ist (Cdh1 ist auch ein aktivierendes Substrat von APC). Der APC Cdc20- Komplex ubiquitiniert Securin und zielt darauf ab, durch das 26S-Proteasom abgebaut zu werden. Dies führt zu freier Separase, die in der Lage ist, Cohesin zu zerstören und die Chromosomentrennung einzuleiten.

Netzwerkeigenschaften

netzwerkdiagramm
Abbildung 3: Netzdiagramm mit Rückkopplungsschleifen zur Erzeugung einer schalterartigen Aktivierung von Anaphase

Es wird angenommen, dass Securin mehrere regulatorische Inputs integriert, um die Separase-Aktivierung schalterartig zu machen, was zu einer plötzlichen, koordinierten Anaphase führt. Dies beinhaltet wahrscheinlich ein Netzwerk mit mehreren Rückkopplungsschleifen, einschließlich positiver Rückkopplung, die zu schalterähnlichem Verhalten führt. Ein vorgeschlagener Signalweg, der ein schalterähnliches Verhalten erzeugt, enthält eine positive Rückkopplungsschleife für die Aktivierung von Cdc14 durch Separase, was zur Dephosphorylierung und zum Abbau von Securin führt (Abbildung 3).

Die Gruppe von David Morgan fand heraus, dass die Segregationszeit der Chromosomen 4 und 5 in knospenden Hefestämmen mit Mutationen in den 2 N-terminalen Securin-Phosphorylierungsstellen und Securin-Deletionsstämmen signifikant verlängert ist. Darüber hinaus zeigten diese Mutantenstämme im Vergleich zum normalen Verhalten sehr hohe Raten an Fehlsegregation. Schalterähnliche Eigenschaften sind notwendig, um eine schnelle, koordinierte Chromosomensegregation in der Anaphase auszulösen. Dies bedeutet, dass eine starke Inaktivierung von Separase durch Securin, gefolgt von einer plötzlichen, schnellen Zerstörung von Securin und Aktivierung von Separase für eine ordnungsgemäße Anaphase von entscheidender Bedeutung ist.

Insgesamt wirken Securin und Separase in einem Anaphase-regulierenden Netzwerk. Abbildung 4 zeigt ein mögliches Netzwerkdiagramm.

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Abbildung 4: Potenzielles Netzwerkdiagramm mit Securin zur Erzeugung einer schalterartigen Aktivierung von Anaphase

Verweise

Externe Links